CN102019487B - 一种内缩式管头自动焊机 - Google Patents

Abstract

一种内缩式管头自动焊机，包括有旋转主轴、机体、焊枪和焊枪连接板，旋转主轴穿设于机体，焊枪连接板连接设置于机体的沿轴向的前侧，焊枪设置于焊枪连接板，其中，设置有旋转主轴驱动装置，包括有驱动电动机以及与驱动电动机驱动连接的蜗轮蜗杆传动机构；设置有轴向调整机构，轴向调整机构连接设置于机体；设置有径向调整机构，径向调整机构连接设置于焊枪连接板，并与焊枪连接设置；焊枪连接板设置有至少三条定位支腿。由于采用轴向调整机构和径向调整机构相结合，实现管壳式换热器焊接的内缩式管头焊接方式，不仅扩大了管孔深度焊接范围，而且能避免管孔形位偏差对焊接质量的影响，具有焊接范围大、焊接质量好，焊接精度高，操作简单的特点。

Description

一种内缩式管头自动焊机

技术领域

本发明涉及一种自动焊机，特别是涉及一种可用于焊接管壳式换热器的内缩式管头自动焊机。

背景技术

在锅炉、石油化工、核电等行业中，管壳式换热器是应用极为广泛的一种热交换设备，该管壳式换热器主要是由壳体、管子和管板组成，其中，管子与管板的连接接头又称为管头。生产管壳式换热器的重要工序之一就是将管头按要求焊接。

现有技术中，采用焊接连接的管头部分伸出管板的外表面，使得管板的外表面具有不连续的表面结构，这种不连续的表面结构容易造成管壳式换热器内的物料在管头处积聚，从而影响管壳式换热器的换热效率。

为了解决上述问题，人们发明了一种新型的管头连接方式，即换热管内缩式管头焊接方式。但是，除了传统的手工焊接的方式之外，现有技术中的管头自动电焊机都需要定中心，即将管头焊炬的回转中心定位到与被焊件中心基本重合的状态，通过焊炬绕管孔的旋转来完成焊接。然而这种管头自动电焊机的中部由于设置有定位芯轴，所以当管头内缩时，芯轴机构的焊枪无法进入管壳式换热器管头的管孔部分，因此，现有技术中的芯轴式管头自动焊机无法满足这种内缩式管头焊接方式，而如果采用传统的手工焊接的方式，不但操作难度大、效率低，而且也很难得到连续和均匀的焊缝。

因此，针对现有技术中的不足，亟需提供一种能够应用于管壳式换热器焊接的内缩式管头焊接方式的，并且焊接范围大、焊接质量好，焊接精度高，操作简单的内缩式管头自动焊机。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够应用于管壳式换热器焊接的内缩式管头焊接方式的，并且焊接范围大、焊接质量好，焊接精度高，操作简单的内缩式管头自动焊机。

本发明的目的通过以下技术措施实现：

提供一种内缩式管头自动焊机，包括有旋转主轴、机体、焊枪和焊枪连接板，所述旋转主轴穿设于所述机体，所述焊枪连接板连接设置于所述机体的沿轴向的前侧，所述焊枪设置于所述焊枪连接板，其中，

设置有旋转主轴驱动装置，所述旋转主轴驱动装置包括有驱动电动机以及与所述驱动电动机驱动连接的蜗轮蜗杆传动机构；

设置有轴向调整机构，所述轴向调整机构连接设置于所述机体；

设置有径向调整机构，所述径向调整机构连接设置于所述焊枪连接板，并与所述焊枪连接设置；

所述焊枪连接板设置有至少三条定位支腿。

其中，

所述轴向调整机构包括有一级轴向调整机构和二级轴向调整机构，所述一级轴向调整机构设置于所述二级轴向调整机构的上方；

所述一级轴向调整机构包括有轴向调整驱动装置、第一圆锥齿轮传动机构、水平设置的第一丝杠、第一滑座、第一滑槽座和机体支撑座，所述第一圆锥齿轮传动机构包括有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮的齿轮轴与所述轴向调整驱动装置驱动连接，所述第二锥齿轮与所述第一丝杠的一端连接，所述第一丝杠的另一端通过所述机体支撑座设置的螺纹连接孔与所述机体支撑座连接，所述第一滑座设置于所述机体支撑座的下方，并与所述机体支撑座的下部固定连接，所述第一滑座的下方设置有第一滑块，所述第一滑槽座设置有与所述第一滑块滑动配合的第一滑槽，所述机体支撑座与所述机体固定连接；

所述二级轴向调整机构包括有设置于所述第一滑槽座下方的第二滑座以及设置于所述第二滑座下方的第二滑槽座，所述第二滑座的上部与所述第一滑槽座的下部固定连接，所述第二滑座的下部设置有第二滑块，所述第二滑槽座设置有与所述第二滑块滑动配合的第二滑槽。

其中，

所述第一滑块为圆弧形滑块，所述第一滑槽为与所述第一滑块滑动配合的圆弧形滑槽；

所述第二滑块为圆弧形滑块，所述第二滑槽为与所述第二滑块滑动配合的圆弧形滑槽。

其中，所述轴向调整驱动装置为设置有手轮的手动轴向调整驱动装置。

其中，所述径向调整机构包括有径向调整驱动装置、第二圆锥齿轮传动机构、竖直设置的第二丝杠、螺母滑块和槽形支架，所述槽形支架设置于所述第二圆锥齿轮传动机构的下方，所述螺母滑块设置于所述槽形支架的槽形空间，并可于所述槽形空间内径向移动，所述第二圆锥齿轮传动机构包括有第三锥齿轮和第四锥齿轮，所述第三锥齿轮的齿轮轴与所述径向调整驱动装置驱动连接，所述第四锥齿轮与所述第二丝杠的一端连接，所述第二丝杠的另一端穿过所述槽形支架，并通过所述螺母滑块设置的螺纹连接孔与所述螺母滑块连接，所述焊枪设置于所述螺母滑块。

其中，所述槽形空间内竖直设置有导向柱，所述导向柱穿过所述螺母滑块设置的与所述导向柱相对应的导向孔，并与所述槽形支架固定连接。

其中，所述导向柱设置有两个，所述导向柱分别设置于所述第二丝杠的两侧。

其中，设置有连接臂，所述连接臂包括有第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的一端与所述螺母滑块铰接，所述第一连接臂的另一端与所述第二连接臂的一端铰接，所述第二连接臂的另一端与所述焊枪可拆卸式连接。

其中，所述径向调整驱动装置为设置有微型电动机的电动径向调整驱动装置。

其中，所述蜗轮蜗杆传动机构包括有蜗轮和蜗杆，所述蜗轮设置于所述旋转主轴的外圆，所述蜗杆与所述驱动电动机驱动连接。

本发明的有益效果：本发明的内缩式管头自动焊机包括有旋转主轴、机体、焊枪和焊枪连接板，旋转主轴穿设于机体，焊枪连接板连接设置于机体的沿轴向的前侧，焊枪设置于焊枪连接板，其中，设置有旋转主轴驱动装置，旋转主轴驱动装置包括有驱动电动机以及与驱动电动机驱动连接的蜗轮蜗杆传动机构；设置有轴向调整机构，轴向调整机构连接设置于机体；设置有径向调整机构，径向调整机构连接设置于焊枪连接板，并与焊枪连接设置；焊枪连接板设置有至少三条定位支腿。由于该内缩式管头自动焊机采用轴向调整机构和径向调整机构相结合，实现了对管壳式换热器焊接的内缩式管头焊接方式，与现有技术相比，不仅扩大了管孔深度的焊接范围，而且能够避免管孔形位偏差对焊接质量造成的影响，同时，采用三脚定位支腿增加了该内缩式管头自动焊机的稳定性以及定位精度。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的一种内缩式管头自动焊机的结构示意图。

图2是图1的“I”处放大结构示意图。

图3是本发明的一种内缩式管头自动焊机的焊枪的结构示意图。

在图1、图2和图3中包括有：

1——旋转主轴、2——轴承、3——蜗轮、4——蜗杆、5——旋转主轴驱动装置、6——机体、7——定位支腿、8——槽形支架、9——径向调整驱动装置、10——第三锥齿轮、11——第四锥齿轮、12——焊枪、13——第二连接臂、14——第一连接臂、15——螺母滑块、16——第二丝杠、17——焊枪连接板、18——机体支撑座、19——第一滑槽座、20——第一滑座、21——第二滑座、22——第二滑槽座、23——第一丝杠、24——第一滑槽、25——第二锥齿轮、26——第一锥齿轮、27——轴向调整驱动装置、28——导向柱、30——钨极夹芯、31——压紧螺丝、32——氩气保护管、33——冷却水管、34——焊炬、35——瓷嘴、36——电弧钨极。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

本发明的一种内缩式管头自动焊机的具体实施方式，如图1所示，包括有旋转主轴1、机体6、焊枪12和焊枪连接板17，旋转主轴1穿设于机体6，并通过轴承2装配于机体6内，焊枪连接板17连接设置于机体6的沿轴向的前侧（参照图1，应为图中机体6的左侧），焊枪12设置于焊枪连接板17，其中，设置有旋转主轴驱动装置5，该旋转主轴驱动装置5包括有驱动电动机以及与驱动电动机驱动连接的蜗轮蜗杆传动机构。其中，蜗轮蜗杆传动机构包括有蜗轮3和蜗杆4，蜗轮3设置于旋转主轴1的外圆，与蜗轮3相啮合传动的蜗杆4与设置于机体6一侧的驱动电动机驱动连接，该驱动电动机控制旋转主轴1的旋转。其中，旋转主轴1为中空的旋转主轴1，旋转主轴1的中空部分用于装设焊枪12的冷却水管33以及电缆等。其中，旋转主轴驱动装置5可以为设置有伺服电动机的电动旋转主轴驱动装置。

具体的，焊枪连接板17沿邻近焊枪连接板17的外缘设置有至少三条定位支腿7。优选的为三条定位支腿7，在沿邻近焊枪连接板17的外缘等距离均匀分布设置。焊接时，将三条定位支腿7抵靠于管头的管孔中，由于采用三脚定位支腿7，使之增加了该内缩式管头自动焊机的稳定性以及定位精度。

具体的，该内缩式管头自动焊机设置有轴向调整机构，轴向调整机构连接设置于机体6的下部；该内缩式管头自动焊机还设置有径向调整机构，径向调整机构连接设置于焊枪连接板17，并与焊枪12连接设置。该内缩式管头自动焊机采用轴向调整机构和径向调整机构相结合的方式，实现了对管壳式换热器焊接的内缩式管头的焊接。与现有技术相比，采用轴向调整机构扩大了管孔深度的焊接范围，采用径向调整机构能够避免管孔形位偏差对焊接质量造成的影响，并且操作简单，便于工业上的普及与推广。 

具体的，轴向调整机构包括有一级轴向调整机构和二级轴向调整机构，一级轴向调整机构设置于二级轴向调整机构的上方。一级轴向调整机构为细调整，而二级轴向调整机构为粗调整。一级轴向调整机构和二级轴向调整机构的相结合，实现了焊枪12的准确定位，使得焊接精度得到准确的控制。

其中，一级轴向调整机构包括有轴向调整驱动装置27、第一圆锥齿轮传动机构、水平设置的第一丝杠23、第一滑座20、第一滑槽座19和机体支撑座18，第一圆锥齿轮传动机构包括有第一锥齿轮26和第二锥齿轮25，第一锥齿轮26的齿轮轴与轴向调整驱动装置27驱动连接，第二锥齿轮25与第一丝杠23的一端连接，第一丝杠23的另一端通过机体支撑座18设置的螺纹连接孔与机体支撑座18连接，第一滑座20设置于机体支撑座18的下方，并与机体支撑座18的下部固定连接，第一滑座20的下方设置有第一滑块，第一滑槽座19设置有与第一滑块滑动配合的第一滑槽24，机体支撑座18与机体6固定连接；通过轴向调整驱动装置27将其动力传至第一圆锥齿轮传动机构以及第一丝杠23的螺纹副机构，从而带动机体支撑座18作轴向的前后移动，该移动为微调，从而使得机体6带动焊枪12在管孔内作轴向的前后小位移的移动。这是在粗调基础上的细调整。

其中，二级轴向调整机构包括有设置于第一滑槽座19下方的第二滑座21以及设置于第二滑座21下方的第二滑槽座22，第二滑座21的上部与第一滑槽座19的下部固定连接，第二滑座21的下部设置有第二滑块，第二滑槽座22设置有与第二滑块滑动配合的第二滑槽。人为给第二滑块一个外力的作用，使得第二滑块带动第二滑座21以及设置于其上的机体支撑座18作轴向的前后移动，由此通过移动进行粗调，从而使得机体6带动焊枪12在管孔内作轴向的前后大位移的移动。通过二级轴向调整机构，可以先将焊枪12大致定位，然后可以再通过一级轴向调整机构进行细调整。

具体的，第一滑块和第一滑槽24，以及第二滑块和第二滑槽的配合方式有很多种，但优选第一滑块为圆弧形滑块，第一滑槽24为与第一滑块滑动配合的圆弧形滑槽；第二滑块为圆弧形滑块，第二滑槽为与第二滑块滑动配合的圆弧形滑槽。由于圆弧形滑块的高度较其它形式的滑块的高度较低，使得整体内缩式管头自动焊机的结构较为紧凑，且配合紧密，加工也较为简单。

以上第一滑块和第二滑块还可以采用燕尾形滑块，相对应的第一滑槽24和第二滑槽采用燕尾形滑槽。

具体的，轴向调整驱动装置27可以为设置有手轮的手动轴向调整驱动装置。通过手轮可手动控制，并将动力通过第一圆锥齿轮传动机构和第一丝杠23的螺纹副传动机构传动至机体支撑座18。

具体的，径向调整机构包括有径向调整驱动装置9、第二圆锥齿轮传动机构、竖直设置的第二丝杠16、螺母滑块15和槽形支架8，槽形支架8设置于第二圆锥齿轮传动机构的下方，螺母滑块15设置于槽形支架8的槽形空间，并可于槽形空间内径向移动，第二圆锥齿轮传动机构包括有第三锥齿轮10和第四锥齿轮11，第三锥齿轮10的齿轮轴与径向调整驱动装置9驱动连接，第四锥齿轮11与第二丝杠16的一端连接，第二丝杠16的另一端穿过槽形支架8，并通过螺母滑块15设置的螺纹连接孔与螺母滑块15连接，焊枪12设置于螺母滑块15。通过径向调整驱动装置9将其动力传至第二圆锥齿轮传动机构以及第二丝杠16的螺纹副机构，从而带动螺母滑块15作径向的上下微量移动，从而带动焊枪12在管孔内作径向的上下小位移的移动。

具体的，槽形空间内竖直设置有导向柱28，导向柱28穿过螺母滑块15设置的与导向柱28相对应的导向孔，并与槽形支架8固定连接。设置导向柱28，防止螺母滑块15的偏移，起到定位和导向的作用。优选的，导向柱28可以设置有两个，该导向柱28分别设置于第二丝杠16的两侧。由此使得受力平衡。

具体的，设置有连接臂，连接臂包括有第一连接臂14和第二连接臂13，第一连接臂14的一端与螺母滑块15铰接，第一连接臂14的另一端与第二连接臂13的一端铰接，第二连接臂13的另一端与焊枪12可拆卸式连接。必要时，也可以对铰接处的螺母进行位置的调节。

具体的，径向调整驱动装置9可以为设置有微型电动机的径向调整驱动装置。通过控制微型电动机，并将动力通过第二圆锥齿轮传动机构和第二丝杠16的螺纹副传动机构传动至螺母滑块15。

如图2所示，焊枪12包括有焊炬34、瓷嘴35、电弧钨极36、钨极夹芯30、压紧螺丝31，瓷嘴35旋接于焊炬34，电弧钨极36装于钨极夹芯30中，并通过压紧螺丝31连接于焊炬34上，焊炬34装有氩气保护管32和冷却水管33。在焊接时，冷却水管33通入冷却水，在冷却水的作用下，焊枪12各部位的温升能够得到有效控制，由于引入了冷却系统，可以延长焊枪12连续焊接的工作时间，以及延长了焊枪12的使用寿命。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种内缩式管头自动焊机，包括有旋转主轴、机体、焊枪和焊枪连接板，所述旋转主轴穿设于所述机体，所述焊枪连接板连接设置于所述机体的沿轴向的前侧，所述焊枪设置于所述焊枪连接板，其特征在于：

设置有旋转主轴驱动装置，所述旋转主轴驱动装置包括有驱动电动机以及与所述驱动电动机驱动连接的蜗轮蜗杆传动机构；

设置有轴向调整机构，所述轴向调整机构连接设置于所述机体；

设置有径向调整机构，所述径向调整机构连接设置于所述焊枪连接板，并与所述焊枪连接设置；

所述焊枪连接板设置有至少三条定位支腿。

2.根据权利要求1所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：

所述轴向调整机构包括有一级轴向调整机构和二级轴向调整机构，所述一级轴向调整机构设置于所述二级轴向调整机构的上方；

所述一级轴向调整机构包括有轴向调整驱动装置、第一圆锥齿轮传动机构、水平设置的第一丝杠、第一滑座、第一滑槽座和机体支撑座，所述第一圆锥齿轮传动机构包括有第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述第一锥齿轮的齿轮轴与所述轴向调整驱动装置驱动连接，所述第二锥齿轮与所述第一丝杠的一端连接，所述第一丝杠的另一端通过所述机体支撑座设置的螺纹连接孔与所述机体支撑座连接，所述第一滑座设置于所述机体支撑座的下方，并与所述机体支撑座的下部固定连接，所述第一滑座的下方设置有第一滑块，所述第一滑槽座设置有与所述第一滑块滑动配合的第一滑槽，所述机体支撑座与所述机体固定连接；

所述二级轴向调整机构包括有设置于所述第一滑槽座下方的第二滑座以及设置于所述第二滑座下方的第二滑槽座，所述第二滑座的上部与所述第一滑槽座的下部固定连接，所述第二滑座的下部设置有第二滑块，所述第二滑槽座设置有与所述第二滑块滑动配合的第二滑槽。

3.根据权利要求2所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：

所述第一滑块为圆弧形滑块，所述第一滑槽为与所述第一滑块滑动配合的圆弧形滑槽；

所述第二滑块为圆弧形滑块，所述第二滑槽为与所述第二滑块滑动配合的圆弧形滑槽。

4.根据权利要求2所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：所述轴向调整驱动装置为设置有手轮的手动轴向调整驱动装置。

5.根据权利要求1所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：所述径向调整机构包括有径向调整驱动装置、第二圆锥齿轮传动机构、竖直设置的第二丝杠、螺母滑块和槽形支架，所述槽形支架设置于所述第二圆锥齿轮传动机构的下方，所述螺母滑块设置于所述槽形支架的槽形空间，并可于所述槽形空间内径向移动，所述第二圆锥齿轮传动机构包括有第三锥齿轮和第四锥齿轮，所述第三锥齿轮的齿轮轴与所述径向调整驱动装置驱动连接，所述第四锥齿轮与所述第二丝杠的一端连接，所述第二丝杠的另一端穿过所述槽形支架，并通过所述螺母滑块设置的螺纹连接孔与所述螺母滑块连接，所述焊枪设置于所述螺母滑块。

6.根据权利要求5所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：所述槽形空间内竖直设置有导向柱，所述导向柱穿过所述螺母滑块设置的与所述导向柱相对应的导向孔，并与所述槽形支架固定连接。

7.根据权利要求6所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：所述导向柱设置有两个，所述导向柱分别设置于所述第二丝杠的两侧。

8.根据权利要求5所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：设置有连接臂，所述连接臂包括有第一连接臂和第二连接臂，所述第一连接臂的一端与所述螺母滑块铰接，所述第一连接臂的另一端与所述第二连接臂的一端铰接，所述第二连接臂的另一端与所述焊枪可拆卸式连接。

9.根据权利要求5所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：所述径向调整驱动装置为设置有微型电动机的电动径向调整驱动装置。

10.根据权利要求1所述的内缩式管头自动焊机，其特征在于：所述蜗轮蜗杆传动机构包括有蜗轮和蜗杆，所述蜗轮设置于所述旋转主轴的外圆，所述蜗杆与所述驱动电动机驱动连接。

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